Лабораторна робота № 12 Визначення деяких молекулярно-кінетичних характеристик повітря Мета роботи.

За лабораторних приладів виміряти

• температуру повітря в кімнаті  Т.

• атмосферний тиск  Р.

З експерименту визначити

• вязкість повітря  ,

• середню швидкість молекул  V,

• густину повітря  ,

• коефіцієнт дифузії  D,

• коефіцієнт теплопровідності  ,

• довжину вільного пробігу  ,

• ефективний переріз  ,

• ефективний діаметр молекул повітря  d,

• кількість співударянь молекули повітря за 1с  Z.

Прилади та обладнання

термометр, барометр, рідинний манометр, капіляр, мірний стакан, балон з водою.

Коротка теорія.

За модель ідеального газу може слугувати повітря при невеликій вологості та тискові, наприклад, повітря в лабораторії. Саме на його прикладі розглянемо кінетичні характеристики газу. Наведемо основні формули ідеального газу, які будемо застосувати для визначення газокінетичних характеристик повітря при заданих значеннях температури T, тиску P, молярної маси .

1. Середня швидкість

. (1)

2. Густина повітря

. (2)

В [1, пп.8.611-8.6.12] детально показано як можна розрахувати об'ємну витрату V газу з в'язкістю , що протікає через капіляр радіуса r, довжини L при перепаді тисків P на його кінцях за час dt

. (3)

Це є відома формула Пуазейля, за якою можна експериментально визначити величину коефіцієнта в'язкості газу 

= , (4)

Величину перепаду тиску на кінцях капіляра запишемо у виді

P=_вgΔh, (5)

де _в  густина манометричної рідини, Δh  різниця рівнів рідини у манометрі.

Хід виконання роботи

Коефіцієнт в'язкості повітря визначають за допомогою лабораторної установки, показаної на Мал.1. Установка складається з капіляра 4 герметичної судини 3, крана 2, манометра 5 і мірної судини 1. Коли із судини 3 через кран 2 виливається вода, через капіляр 4 у судину засмоктується повітря. Різниця тисків на кінцях капіляра вимірюється манометром 5. Об’єм повітря, що пройшов через капіляр у судину, дорівнює об’єму води, що витекла із судини.

Р адіус капіляра r, його довжина L, густина манометричної рідини є сталі величини установки. Значення атмосферного тиску й температури навколишнього повітря вимірюються безпосередньо.

1. Узяти допоміжну склянку, відкрити кран 2 і зачекати кілька хвилин, поки установиться стаціонарний плин рідини. При цьому різниця рівнів манометричної рідини у манометрі буде постійною.

2. При сталому плині води визначити різницю рівнів Δh рідини в колінах манометра.

3. Замінити допоміжну склянка мірною судиною й секундоміром засікти час, протягом якого із судини витече 0,2, л води.

4. Об’єм води, що витікає, в усіх дослідах повинний бути однаковим. Дослід повторити 7 разів.Результати вимірів занести в Таблицю 1.

5. Занести до Таблиці 2 сталі установки, тиск та температуру повітря, густину манометричної рідини .

О бробка результатів вимірювання